4 計(jì)步器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 主程序流程圖

　　傳感器模塊是由 MMA7455 來(lái)對(duì)人行走時(shí)的加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)， 其 XYZ 軸分別對(duì)人體行走時(shí)在水平前向、側(cè)向和垂直方向上產(chǎn)生的加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，能夠提高對(duì)人體行走時(shí)加速度信號(hào)的測(cè)量精度，另外可以在此模擬輸出腳上接上電容和電阻形成低通濾波器對(duì)高頻噪音和干擾信號(hào)進(jìn)行濾波，從而減小測(cè)量誤差�？刂颇�塊主要對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行讀取和顯示步數(shù)信息。 單片機(jī)的 PA0 ～ PA2 分別于MMA7455 的三軸 XYZ 輸出端口相連接，經(jīng)過(guò)微控制器相關(guān)算法得出人體行走時(shí)的步數(shù)， 并將該步數(shù)信號(hào)通過(guò) LCD 液晶顯示屏進(jìn)行顯示， 同時(shí)可通過(guò)按鍵對(duì) LCD 進(jìn)行顯示、關(guān)閉和清零等操作。

　　4.2子程序流程圖

　　在獲取加速度信號(hào)時(shí)，采樣頻率的選擇很重要。采樣頻率過(guò)低，不能準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)變化的情況。采樣頻率過(guò)高，則會(huì)引入很多無(wú)關(guān)的信息，增加了系統(tǒng)的運(yùn)算量，影響反應(yīng)速度。需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的采樣頻率。而人行走時(shí)的頻率一般為110 步/ 每分鐘( 即1.8Hz)，跑步時(shí)也不超過(guò)5Hz，本設(shè)計(jì)設(shè)定采樣頻率為10Hz。

　　圖27.檢測(cè)加速度信號(hào)流程圖

　　5 計(jì)步器調(diào)試與結(jié)果分析

　　5.1 實(shí)物系統(tǒng)調(diào)試
本次設(shè)計(jì)最開(kāi)始采用 Protel 設(shè)計(jì)原理圖并根據(jù)此制作 PCB 板，在軟件方面用Protues 設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真，利用 Protues 進(jìn)行單片機(jī)控制仿真還要安裝 Keil C 語(yǔ)言編程軟件。

　　圖 28.計(jì)步器 PCB 板

　　制作 PCB 板時(shí)注意布線不要過(guò)于緊湊，在焊錫時(shí)候容易焊在一起導(dǎo)致短路，本次設(shè)計(jì)的 PCB 板是簡(jiǎn)易 PCB 板， .將轉(zhuǎn)印紙有圖的一面緊貼覆銅板有銅一面， 設(shè)法將紙固定（如用透明膠等） ；銅面朝上，水平放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)，稍用力送入，感覺(jué)板被夾住后放手；PCB 板從機(jī)器另一邊出來(lái)后，緩慢將轉(zhuǎn)印紙分離，并檢查轉(zhuǎn)印結(jié)果是否符合要求，若出現(xiàn)斷線等情況，可用油性筆補(bǔ)上。然后對(duì)銅板進(jìn)行腐蝕只有電路上附有銅板，清洗就是要將 PCB 板上的墨粉去掉，露出光潔的銅線；松香是助焊劑，助焊劑的作用是輔助熱傳導(dǎo)、去除氧化物、降低被焊接材質(zhì)表面張力、去除被焊接材質(zhì)表面油污、增大焊接面積、防止再氧化等，在這幾個(gè)方面中比較關(guān)鍵的作用有兩個(gè)就是：去除氧化物與降低被焊接材質(zhì)表面張力。

　　在 PCB 板制作好后，將電子元件焊上去，由于封裝號(hào)在 PCB 制作時(shí)已經(jīng)完善， 所以在焊板子時(shí)候不會(huì)有什么太大的困難。最后利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板將程序燒到單片機(jī)里，計(jì)步器制作完成。

　　圖 29.計(jì)步器實(shí)物圖

　　在計(jì)步器功能實(shí)現(xiàn)上，我們按下按鍵一開(kāi)始計(jì)步，在走了若干步后按下按鍵二停止鍵。

　　如要計(jì)步器繼續(xù)計(jì)數(shù)可以按下按鍵三繼續(xù)計(jì)步，如圖31。

　　5.2 結(jié)果分析

　　在實(shí)物調(diào)試中基本實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的基本要求， 四個(gè)按鍵不存在不靈敏的問(wèn)題，電池盒與PCB板連接良好， 猶如在設(shè)計(jì)時(shí)電源電路正負(fù)極距離較近， 在焊錫時(shí)候特別注意了這個(gè)問(wèn)題，以防電池短接。總之，此次調(diào)試較為順利。

　　6 總結(jié)與展望

　　本次論文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了跑步機(jī)計(jì)步器及其外圍電路， 對(duì)于計(jì)步器進(jìn)行了實(shí)物調(diào)試，在整個(gè)計(jì)步器控制系統(tǒng)中主要完成了以下任務(wù)。

　�。�1）完成了計(jì)步器及其外圍電路的總體設(shè)計(jì)方案。

　�。�2）完成了計(jì)步器系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)， 選擇了合適的加速度傳感器， 簡(jiǎn)化了顯示裝置較為經(jīng)濟(jì)。

　�。�3）進(jìn)行了實(shí)物仿真，實(shí)現(xiàn)了計(jì)步器的計(jì)步功能，可以開(kāi)始停止與從新開(kāi)始。

　　在計(jì)步器控制系統(tǒng)及其外圍電路的設(shè)計(jì)中，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于

　　設(shè)計(jì)過(guò)程遇到了很多問(wèn)題，有些問(wèn)題通過(guò)自己的努力與他人的幫助解決了一些。但是還有一些問(wèn)題如下所示，仍然需要進(jìn)一步研究：

　�。�1） 有時(shí)候會(huì)存在走10步但只顯示8到9步的情況，初步估計(jì)是加速度傳感器靈敏度與程序中所設(shè)定的10HZ采樣頻率有關(guān)。

　　（2） 電源電路的設(shè)計(jì)問(wèn)題， 本身計(jì)步器的優(yōu)點(diǎn)就是便攜， 但是電池盒與PCB板的連接沒(méi)有固定，不善于攜帶，甚至奔跑。

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